[发明专利]一种线结构光传感器空间姿态标定方法

权利要求书

1.一种线结构光传感器空间姿态标定方法，其特征在于：该方法利用线结构光传感器的测量特点，其激光平面与标准圆柱环规曲面相交为一椭圆，通过精确拟合该椭圆得到线结构光传感器与圆柱环规的空间几何关系，将线结构光传感器坐标系的测点转换到椭圆坐标系下，根据椭圆与圆柱的几何关系，将测点转换到圆柱三维直角坐标系；带约束条件的代数距离最小二乘法，用于计算椭圆参数的初始值；

几何距离最小二乘法用于迭代计算精确的椭圆参数值；该线结构光传感器空间姿态标定方法包括如下步骤：

步骤1：固定线结构光传感器，使其平面激光束从倾斜方向与圆柱相交，调整位置使激光接触区域在线结构光传感器测量有效区域内，测量数据即为线结构光传感器坐标系下的二维数据，多次测量取均值，得到二维点集合X₀＝(x_i，y_i)；

步骤2：根据带约束条件的代数距离最小二乘法，得到初步的椭圆参数；

步骤3：按照几何距离最小二乘法，以椭圆参数向量a₀为初始值，迭代计算得出较精确的椭圆参数；

步骤4：在椭圆参数的基础上，结合该椭圆的几何位置关系，建立椭圆坐标系，将测量点转换到椭圆坐标系下；

步骤5：将椭圆坐标系中的测点转换到圆柱三维直角坐标系下；

带约束条件的代数距离最小二乘法利用椭圆短轴固定为圆柱半径的特征，建立约束条件；

其中，a＝[a₀ b₀ c₀ d₀ e₀ f₀]，为平面自由椭圆的参数向量；C₁为系数矩阵；

利用椭圆的特殊形式为：其必须满足参数关系4ac-b²＜0，设b²-4ac＝1，即

C₂是椭圆参数关系的系数矩阵；

几何距离最小二乘法是利用代数距离法得到的椭圆几何参数为初始值，使用雅克比矩阵迭代出一个精确的椭圆参数结果；

其中为迭代的雅克比矩阵算子，为迭代增量，为各点的二维计算值。